特開 2022-144079 杭と柱との接合構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022144079

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】杭と柱との接合構造

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/12 20060101AFI20220926BHJP

   E02D 27/34 20060101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

E02D27/12 Z

E02D27/34 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021044927

(22)【出願日】2021-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】000003621

【氏名又は名称】株式会社竹中工務店

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】市川 尚史

(72)【発明者】

【氏名】本山 真帆

(72)【発明者】

【氏名】望月 英二

【テーマコード（参考）】

2D046

【Ｆターム（参考）】

2D046AA14

2D046AA18

2D046CA04

2D046CA05

2D046DA12

(57)【要約】

【課題】フーチングを必要としない杭と柱との接合構造を提供する。
【解決手段】杭と柱との接合構造は、場所打ち杭（杭４０）と、場所打ち杭の杭頭に接合された鉄筋コンクリート柱（柱２０）と、場所打ち杭に埋設され、杭頭から突出した上端部が鉄筋コンクリート柱に埋設された複数の杭主筋４２と、鉄筋コンクリート柱に埋設され、鉛直方向から見て複数の柱主筋を取り囲んで配置された複数の補強筋２６と、を備えている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

場所打ち杭と、
前記場所打ち杭の杭頭に接合された鉄筋コンクリート柱と、
前記場所打ち杭に埋設され、前記杭頭から突出した上端部が前記鉄筋コンクリート柱に埋設された複数の杭主筋と、
前記鉄筋コンクリート柱に埋設され、鉛直方向から見て前記複数の柱主筋を取り囲んで配置された複数の補強筋と、
を備えた杭と柱との接合構造。

【請求項2】

前記場所打ち杭の平断面は円形状とされ、
前記鉄筋コンクリート柱の平断面は矩形状とされ、
平断面における前記場所打ち杭の外径をＤとし前記鉄筋コンクリート柱における最も短い一辺の長さをＬとすると、Ｌ≧Ｄとされており、
前記鉄筋コンクリート柱の上端面には、免震装置が取り付けられている、
請求項１に記載の杭と柱との接合構造。

【請求項3】

隣り合う前記鉄筋コンクリート柱は、鉄筋コンクリート製の壁体で連結されている、
請求項１又は２に記載の杭と柱との接合構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、杭と柱との接合構造に関する。

【背景技術】

【0002】

下記特許文献１には、杭と、杭の杭頭部へ接合される基礎梁と、杭頭部を支持するフーチングと、フーチングに支持される柱と、を備えた杭基礎構造が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－２００６２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１の杭基礎構造では、柱の主筋がフーチングに接合され、杭の内部に配筋された縦筋がフーチングに接合されている。このため、地震時に柱に作用する引抜力は、フーチングを介して杭に伝達される。すなわち、引抜力を柱から杭へ直接伝達することができない。

【0005】

また、この杭基礎構造では、フーチングと一体的に構築された杭頭部接合管が、地盤を掘削して形成した盤下げ地盤面上に載置される。このため、地盤を掘削するための工期が必要となる。

【0006】

本発明は、上記事実を考慮して、フーチングを必要としない杭と柱との接合構造を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１の杭と柱との接合構造は、場所打ち杭と、前記場所打ち杭の杭頭に接合された鉄筋コンクリート柱と、前記場所打ち杭に埋設され、前記杭頭から突出した上端部が前記鉄筋コンクリート柱に埋設された複数の杭主筋と、前記鉄筋コンクリート柱に埋設され、鉛直方向から見て前記複数の柱主筋を取り囲んで配置された複数の補強筋と、を備えている。

【0008】

請求項１の杭と柱との接合構造によると、場所打ち杭の杭頭に鉄筋コンクリート柱が接合されている。これにより、通常、場所打ち杭と鉄筋コンクリート柱との間にあるフーチングを省略でき、フーチングを構築するための根切りや山留工事が必要ない。

【0009】

また、鉄筋コンクリート柱に杭主筋の上端部が埋設されている。これにより、フーチングを省略しても、鉄筋コンクリート柱に加わる引き抜き力に抵抗することができる。

【0010】

さらに、鉄筋コンクリート柱には、柱主筋を取り囲んで補強筋が配筋されている。これにより、鉄筋コンクリート柱にひび割れが発生することを抑制できる。

【0011】

請求項２の杭と柱との接合構造は、請求項１に記載の杭と柱との接合構造において、前記場所打ち杭の平断面は円形状とされ、前記鉄筋コンクリート柱の平断面は矩形状とされ、平断面における前記場所打ち杭の外径をＤとし前記鉄筋コンクリート柱における最も短い一辺の長さをＬとすると、Ｌ≧Ｄとされており、前記鉄筋コンクリート柱の上端面には、免震装置が取り付けられている。

【0012】

請求項２の杭と柱との接合構造によると、矩形状とされた鉄筋コンクリート柱における最も短い一辺の長さＬが、円形状とされた場所打ち杭の外径Ｄより大きい。このため、鉄筋コンクリート柱の断面積が場所打ち杭の断面積より大きい。これにより、場所打ち杭の施工誤差を吸収できる。また、柱の断面積を大きく形成することにより、鉄筋コンクリート柱の上端面に免震装置を取付け易く、柱頭免震構造を形成し易い。

【0013】

請求項３の杭と柱との接合構造は、請求項１又は２に記載の杭と柱との接合構造において、隣り合う前記鉄筋コンクリート柱は、鉄筋コンクリート製の壁体で連結されている。

【0014】

請求項３の杭と柱との接合構造によると、隣り合う鉄筋コンクリート柱は鉄筋コンクリート製の壁体で連結されている。このため、鉄筋コンクリート柱に作用する曲げモーメントを壁体が負担できる。これにより、場所打ち杭に作用する曲げモーメントを低減できる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によると、フーチングを必要としない杭と柱との接合構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態に係る杭と柱との接合構造が適用された建物を示す平面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る杭と柱との接合構造を示す立面図である。

【図3】（Ａ）は図２におけるＡ－Ａ線断面図で、（Ｂ）は図２におけるＢ－Ｂ線断面図で、（Ｃ）は図２におけるＣ－Ｃ線断面図である。

【図4】（Ａ）は杭の外径と杭のかぶり厚を示す平面図であり、（Ｂ）は柱の設置可能範囲を示す平面図である。

【図5】（Ａ）柱の中心を通る軸線状に壁体を配置した変形例を示す平面図であり、（Ｂ）は柱の３面に壁体を接合した変形例を示す平面図であり、（Ｃ）は柱の３面に壁体を接合した別の変形例を示す平面図であり、（Ｄ）は柱の４面に壁体を接合した変形例を示す平面図であり、（Ｅ）は柱に壁体を接合しない変形例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態に係る杭と柱との接合構造について、図面を参照しながら説明する。各図面において同一の符号を用いて示される構成要素は、同一の構成要素であることを意味する。但し、明細書中に特段の断りが無い限り、各構成要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。

【0018】

また、各図面において重複する構成及び符号については、説明を省略する場合がある。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において構成を省略する又は異なる構成と入れ替える等、適宜変更を加えて実施することができる。

【0019】

各図において矢印Ｘ、Ｙで示す方向は水平面に沿う方向であり、互いに直交している。また、矢印Ｚで示す方向は鉛直方向（上下方向）に沿う方向である。各図において矢印Ｘ、Ｙ、Ｚで示される各方向は、互いに一致するものとする。

【0020】

（建物）
図１には、本発明の実施形態に係る杭と柱との接合構造１０（以下、接合構造１０と称す）が適用された建物１２の一例が示されている。建物１２は、地上部において、鉄筋コンクリート製の柱２０及び隣り合う柱２０を連結する壁体３０を備えている。

【0021】

壁体３０は鉄筋コンクリート製とされ、柱２０の中心を通る軸線ＣＬと芯ずれして配置されている。壁体３０は、柱２０間に架け渡される梁を兼用する壁梁であり、一般的な基礎梁（例えば厚み500mm以上）と比較して厚みは小さく、せいが高い。また、壁体３０は、一般的な壁（例えば厚み250mm以下）と比較して、厚みが大きい（すなわち、厚みが250mmより大きく、500mm未満程度）。本実施形態においては、壁体３０は、図２に示すように、柱２０の下端部から上端部に亘る高さとされている。

【0022】

（杭と柱との接合構造）
図２に示すように、接合構造１０は、柱２０、補強筋２６、補強筋２８（図３（Ａ）参照）、壁体３０、杭４０、杭主筋４２、免震装置５０及び上部構造体６０を備えて形成されている。

【0023】

（杭）
杭４０は、柱２０と直接接合された、場所打ちコンクリート杭である。「直接接合された」とは、柱２０と杭４０とが、柱２０の下端面と杭４０の上端面とが接触した状態で、かつ、柱２０と杭４０との間で応力を伝達可能な状態で接合されていることを示す。

【0024】

図３（Ｃ）に示すように、杭４０は、平面視で（杭４０の軸方向に沿った方向からみて、換言すると、鉛直方向からみて）円形状とされている。杭４０の外径（直径）は外径Ｄとする。

【0025】

また、杭４０には、杭主筋４２が埋設されている。杭主筋４２は、杭４０の内部に、杭４０の軸方向に沿って埋設された複数の鉄筋であり、円の周方向に沿って所定の間隔を空けて配筋されている。

【0026】

杭主筋４２は、これらの複数の杭主筋４２を取り囲んで配置された円環状の帯筋４４によって連結されている。帯筋４４は、杭４０の軸方向に所定の間隔を空けて配筋されている。

【0027】

杭４０のかぶり厚は、かぶり厚ｄ１とされている。かぶり厚ｄ１は、帯筋４４の表面（外周側の表面）から杭４０の外周面までのコンクリートの厚みである。

【0028】

図２に示すように、全ての杭主筋４２の上端部は、杭４０の杭頭から突出し、柱２０の内部に配筋されている。なお、図２においては、帯筋４４、後述する帯筋２４及び補強筋２８の図示が省略されている。杭主筋４２の上端部は、柱主筋２２と重ね継手を形成している。重ね継手の構成については、後述する。

【0029】

（柱）
図２に示すように、柱２０は、杭４０の杭頭に接合された鉄筋コンクリート製の柱である。柱２０の上端面には免震装置５０が固定されている。また、免震装置５０の上端面には、上部構造体６０が固定されている。これにより建物１２は、柱頭免震構造物とされている。

【0030】

図３（Ａ）に示すように、柱２０は、平面視で一辺の長さが長さＬとされた略正方形状とされている。この長さＬは、杭４０の外径Ｄ（図３（Ｃ）参照）より大きい（Ｌ≧Ｄ）。

【0031】

柱２０には、柱主筋２２が埋設されている。柱主筋２２は、柱２０の内部において、柱２０の軸方向に沿って埋設された複数の鉄筋であり、円の周方向に沿って所定の間隔を開けて配筋されている。

【0032】

柱主筋２２は、これらの複数の柱主筋２２を取り囲んで配置された円環状の帯筋２４によって連結されている。帯筋２４は、柱２０の軸方向に所定の間隔を開けて配筋されている。

【0033】

また、柱２０には、柱主筋２２及び帯筋２４の外側に、補強筋２６、２８が配筋されている。補強筋２６は、柱２０の４つの角部のそれぞれにおいて柱２０の軸方向に沿って配筋された縦筋である。

【0034】

また、補強筋２８は、これらの補強筋２６を取り囲んで配置された帯筋である。補強筋２８は、柱２０の軸方向に所定の間隔を開けて配筋されている。

【0035】

柱２０のかぶり厚は、かぶり厚ｄ２とされている。かぶり厚ｄ２は、補強筋２８の表面から柱２０の外周面までのコンクリートの厚みであり、杭４０のかぶり厚ｄ１より小さい。

【0036】

（重ね継手）
図２に示すように、杭主筋４２及び柱主筋２２の重ね継手の長さＢ（杭主筋４２の上端４２Ｅから柱主筋２２の下端２２Ｅまでの鉛直方向長さ）は、杭主筋４２及び柱主筋２２の、径及び鋼材の種類等に応じて適宜設定されるが、本実施形態においては、一例として、杭主筋４２の直径の４０倍以上とされている。

【0037】

図３（Ｂ）に示すように、杭主筋４２及び柱主筋２２の重ね継手部分では、杭主筋４２と柱主筋２２とが、周方向に交互に並んで配置されている。換言すると、周方向に互いに隣り合う杭主筋４２の間に、柱主筋２２が配置されている。

【0038】

なお、本実施形態においては、杭主筋４２及び柱主筋２２が重ね継手を形成することで互いに引張応力を伝達することができる。この重ね継手の長さＢは、杭主筋４２の上端部及び柱主筋２２の下端部を折り返してフックを形成したり、杭主筋４２の上端部及び柱主筋２２の下端部に支圧プレートを接合したりすることで、短く形成することができる。

【0039】

また、杭主筋４２の上端部と柱主筋２２の下端部とを圧接したり機械式継手で連結したりすることで、重ね継手を用いずに、杭主筋４２と柱主筋２２との間で応力を伝達させることもできる。

【0040】

（作用及び効果）
本発明の実施形態に係る接合構造１０によると、図２に示すように、場所打ち杭である杭４０の杭頭に鉄筋コンクリート製の柱２０が接合されている。これにより、通常、場所打ち杭と鉄筋コンクリート柱との間にあるフーチングを省略でき、フーチングを構築するための根切りや山留工事が必要ない。

【0041】

また、柱２０には、杭主筋４２の上端部が埋設されている。これにより、フーチングを省略しても、柱２０に加わる引き抜き力に抵抗することができる。

【0042】

さらに、柱２０には、図３（Ａ）に示すように、柱主筋２２を取り囲んで補強筋２６、２８が配筋されている。これにより、柱２０にひび割れが発生することを抑制できる。

【0043】

また、本実施形態の接合構造１０によると、図３（Ｃ）に示すように矩形状とされた柱２０における一辺の長さＬが、円形状とされた杭４０の外径Ｄより大きい（Ｌ≧Ｄ）。このため、柱２０の断面積が杭４０の断面積より大きい。

【0044】

これにより、杭４０の施工誤差を吸収できる。また、柱２０の断面積を大きく形成することにより、図２に示すように、柱２０の上端面に免震装置５０を取付け易く、柱頭免震構造を形成し易い。

【0045】

ここで、杭４０の施工誤差の吸収代の概要について説明する。図４（Ａ）に示すように、外径Ｄとされた杭４０のかぶり厚は、かぶり厚ｄ１とされている。

【0046】

杭４０は、地盤を掘削して形成された削孔へコンクリートを流し込んで形成する。一般的に、杭孔の削孔や、杭主筋４２及び帯筋４４で形成される鉄筋カゴの配置は、地上における鉄骨部材の建て方やコンクリートの施工と比較して、精度管理が難しい。このため、以下に説明するように、柱２０を設計位置に配置することで、杭４０の施工誤差を吸収することが好ましい。

【0047】

図４（Ｂ）には、柱主筋２２を取り囲む帯筋２４と、柱２０の外周部を補強する補強筋２８とが、Ｘ方向及びＹ方向において、それぞれ接点ＰＸ、ＰＹにおいて接触して配置された状態が示されている。

【0048】

柱主筋２２及び帯筋２４は、図４（Ａ）に示した杭主筋４２及び帯筋４４と、それぞれ平面視で同じ位置に配筋されるため、柱主筋２２及び帯筋２４の平面位置は、杭４０の位置によって規定され、自由に設置することができない。

【0049】

一方で、補強筋２８は、帯筋２４を取り囲む範囲内において、自由に設置可能である。例えば図４（Ｂ）に示した柱２０の配置では、矩形状に配筋された補強筋２８の上側の部分と、帯筋２４との間には、ΔＹの間隔がある。このため、補強筋２８は、ΔＹの範囲内で、自由な位置に設置することができる。

【0050】

このΔＹは、以下のように算出される。なお、以下の計算式においては、説明を簡略化するため、帯筋２４及び補強筋２８の直径は考慮しないものとする。

【0051】

ΔＹ＝Ｌ－２×ｄ２－（Ｄ－２ｄ１）・・・（１）

【0052】

（１）式は、整理すると（２）式のように表される。

【0053】

ΔＹ＝Ｌ－Ｄ＋２×（ｄ１－ｄ２）・・・（２）
Ｌ：柱２０のＹ方向長さ
Ｄ：杭４０の外径
ｄ１：杭４０におけるかぶり厚
ｄ２：柱２０におけるかぶり厚

【0054】

このように、本実施形態においては、柱２０のＹ方向長さＬを、杭４０の外径Ｄより大きくしているため、柱２０のＹ方向長さＬが杭４０の外径Ｄと同等以下の場合と比較して、柱２０の設置可能範囲を大きく確保できる。

【0055】

また、地盤と接触する杭４０のかぶり厚ｄ１は、柱２０のかぶり厚ｄ２より大きいため、杭４０のかぶり厚が、柱２０のかぶり厚と同等以下の場合と比較して、柱２０の設置可能範囲を大きく確保できる。なお、Ｘ方向における柱２０の可動範囲ΔＸについても、同様である。

【0056】

また、本実施形態の接合構造１０によると、図１に示すように、隣り合う柱２０は鉄筋コンクリート製の壁体３０で連結されている。このため、柱２０に作用する曲げモーメントを壁体３０が負担できる。これにより、杭４０に作用する曲げモーメントを低減できる。

【0057】

なお、本実施形態における壁体３０は、柱２０の中心を通る軸線ＣＬと芯ずれして配置されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図５（Ａ）に示すように、壁体３０は、柱２０の中心を通る軸線ＣＬが中心線となるように配置してもよい。

【0058】

また、本実施形態における柱２０には、図１に示すように、Ｘ方向の一端面、Ｙ方向の一端面に壁体３０が接合されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図５（Ｂ）に示すように、Ｘ方向の一端面、Ｙ方向の二端面に壁体３０を接合してもよいし、図５（Ｃ）に示すように、Ｘ方向の二端面、Ｙ方向の一端面に壁体３０を接合してもよい。

【0059】

あるいは、図５（Ｄ）に示すように、柱２０には、Ｘ方向の二端面、Ｙ方向の二端面に壁体３０を接合してもよい。さらには、図５（Ｅ）に示すように、柱２０には壁体３０を接合しない構成としてもよい。

【0060】

またさらに、これらの壁体３０は、図１に示すように柱２０の下端部から上端部に亘って接合される高さとしてもよいし、柱２０の下端部のみに接合される高さとしてもよい。

【0061】

また、本実施形態においては、柱２０は、平面視において一辺の長さが長さＬの正方形とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば柱２０は、それぞれの辺の長さが長さＬ以上（最も短い一辺の長さが長さＬ以上）とされた、長方形状としてもよい。

【0062】

また、本実施形態においては、柱２０における一辺の長さＬが、円形状とされた杭４０の外径Ｄより大きく形成されている（Ｌ≧Ｄ）が、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば柱２０における一辺の長さは、円形状とされた杭４０の外径Ｄ以上（Ｌ≧Ｄ）であればよい。

【0063】

また、本実施形態においては、柱２０が矩形状とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば柱２０は、円形状としてもよい。この場合、上記の説明における長さＬは、外径Ｌと読み替えるものとする。

【符号の説明】

【0064】

２０ 柱（鉄筋コンクリート柱）
４０ 杭（場所打ち杭）
４２ 杭主筋
２６ 補強筋
２８ 補強筋
３０ 壁体
５０ 免震装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】